Источники радиационного излучения

Источники радиационного излучения подразделяются следующим образом:

24 -электронные источники, - радиоизотопные - реакторы - космические лучи

В неразрушающем контроле наиболее распространены - электромагнитные и радиоизотопные. Космические лучи могут быть использованы в настоящее время только гипотетически.

Источником проникающих излучений являются радиоактивные изотопы. Их получают путем облучения некоторых веществ в нейтронных потоках ядерных реакторов, или на циклотронах, а так же путем разделения продуктов деления ядерного реактора. Радиоизотопные источники имеют дискретный спектр излучения, состоящий из излучения частиц и γ-квантов с различной энергией. В табл. 4.1 приведены основные данные некоторых радиоактивных изотопов, применяемых в неразрушающем контроле.

Поскольку утечка или распыление радиоактивного вещества может представлять серьезную опасность, его помещают в герметическую ампулу, помещаемую в контейнер из специальных материалов. Типичная конструкция радиоизотопных источников изображена на Рис 4.5

Рис 4.5 Радиоизотопный источник, загерметизированный сваркой: 1 –радиоактивное вещество, 2-защитный корпус, 3 – крышка, 4 – внутренняя оболочка ампулы Защитный корпус часто делают из свинца, а крышки - из легкого металла, пропускающего излучение (свинцовые стены не пропускают излучение)

Радиоизотопные источники могут быть очень компактными –(диаметр 4 мм, длина 5 мм.)

Достоинства: таким источникам по сравнению с бетатроном и рентгеновской трубкой не нужны внешние источники энергии для поддержания работы, а также они компактны. Недостатки: нельзя выключить источник, прекратить его работу. Он может быть очень опасен для окружающих!

Индикаторы излучения

Для преобразования распределения интенсивности излучения в видимое изображение служат специальные индикаторы: фотопленка, радиолюминисцентные экраны, ксерорадиографические пластины., электроннооптические преобразователи, рентгеновидиконы

Фотопленка является универсальным индикатором, используемым в широком спектре излучений. Светочувствительное вещество (бромистое серебро), нанесенное на прозрачную основу пленки разлагается гамма-квантами, так же, как и видимым светом. Плотность почернения пропорциональна произведению интенсивности падающего излучения I на время (величина упавшего потока).

Примером широкого применения фотопленки в качестве индикатора проникающего излучения является флюорография. Максимальная чувствительность фотопленки достигается при энергии квантов около 45 кэВ. После экспонирования фотопленка должна быть подвергнута обычной обработке – проявление, фиксация изображения, промывка, сушка28 Фотопленку просто и удобно использовать при проведении неразрушающего контроля в мелкосерийном и единичном масштабе. Она обладает высокой разрешающей способностью – около 100 лини на 1 мм., результаты контроля легко сохранять длительное время. Недостатком фотопленки как индикатора является длительность процесса ее обработки, использование драгоценного металла -серебра 2. Ксерорадиографическая пластина - металлическая пластина (чаще латунная) с нанесенной на нее слоем аморфного полупроводника (селена). Между слоями подается начальное напряжение,слой селена заряжается относительно металлической пластины. Далее происходит экспонирование т.е. облучение пластины потоком излучения, который уже прошел через объект контроля и имеет распределение интенсивности соответствующее дефектам ОК (см Рис 4.1). В месте дефекта типа полости интенсивность излучения возрастает. Неоднородность излучения создает потенциальный рельеф на селеновой пластине, т.е.заряженость селенового слоя в разных точках будет разной (относительно латунной пластины). Далее на селеновый слой напыляется электростатически заряженный порошок типа графитовой пыли. Там. где потенциал, больше, налипнет больше порошка. Потом к этой пластине прикладывается лист бумаги на который этот порошок переходит. То-есть, процесс носит такой же характер, как при обычном ксерокопировании, только облучение осуществляется не видимым светом, а рентгеновским или гамма-излучением Достоинство ксерорадиографии по сравнению с фотографированием: - высокая производительность, оперативность; - хорошее качество изображения и контрастность. Недостаток: - меньше разрешающая способность (20 линий на 1 мм;) - жесткость пластины., затрудняющая контроль изделий сложной формы 3. Радиолюминисцентные индикаторы - в их основе лежат люминофоры, которые наносят на непроводящую поверхность (экран). Люминофор - вещество, преобразующее излучение одной длины волны в излучение с другой длиной волны. Как правило, преобразуется коротковолновое излучение в более длинноволновое. Известные люминофоры: ZnS, CdS, PbSO4. Разновидностью таких люминофорных индикаторов являются сцинтилляционные кристаллы, например NaY(Te). Они дают вспышку видимого света при падении на них кванта излучения. 4. Электроннооптические преобразователи - имеют то же устройство, что и приборы ночного видения, только катод их чувствителен к проникающему излучению. 5. Рентгеновидиконы – по сути своей передающие телевизионные трубки – видиконы, с той лишь разницей, что мишень у них чувствительна к рентгеновскому и гамма-излучению. 4.3 Общая схема проведения нк радиационными методами Обобщенная схема радиационного контроля качества изделия по прошедшему излучению представлена на Рис. 4.6

7. ОПТИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ

7.1 Общие вопросы оптического неразрушающего контроля

Оптический неразрушающий контроль основан на взаимодействии светового излучения с контролируемым объектом и регистрации результатов этого взаимодействия.

В оптическом контроле используются электромагнитные волны от ультрафиолетового (УФ) до инфракрасного (ИК) диапазонов, но, в основном, применяют излучение видимого диапазона (ВИ) с длиной волны 0,2 – 0,5 мкм.

Оптические методы контроля условно можно разделить на три группы:

1. Визуальный и визуально-оптический методы отличаются простотой и доступностью и поэтому имеют наибольшее распространение. Вместе с тем, результаты контроля в этом случае в наибольшей степени определяются личными качествами оператора: его зрением, умением, опытом.

2. Фотометрический, спектральный, телевизионный, в основном строятся на результатах аппаратурных измерений и обеспечивают меньшую субъективность контроля

3. Интерференционный, дифракционный, поляризационный, голографический, рефрактометрический используют волновые свойства света и позволяют производить неразрушающий контроль объектов с чувствительностью до десятых долей длин волн источника излучения.

С помощью оптических методов можно выявлять внутренние дефекты в прозрачных и полупрозрачных телах. Если же материал объекта непрозрачен, у такого объекта можно проверить состояние внешних и внутренних поверхностей или размеров. В зависимости от свойств материалов контролируемого объекта оптический контроль осуществляется в отраженном,прошедшем или рассеянном излучении. Параметры источников света (интенсивность, спектр, направление, поляризация и т.д.) выбирают исодя из конкретных условий, чтобы обеспечить максимальный контраст изображения Контрастом изображения дефекта (Кд) называют перепад яркости на дефектном участке и окружающем дефект фоне:42 Кд = (Вф - Вд)/ Вф Где Вд, Вф – яркость изображения дефекта и фона, кд/м²